活性炭纤维的结构调控及其在油田回注水处理中的应用

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1、中国石油大学硕士研究生学位论文华东(申请工学硕士学位)活性炭纤维的结构调控及其在油田回注水处理中的应用学科专业：培养方向：硕士生：指导教师：化学工艺新材料及相关技术王艳飞郑经堂(教授)入学日期：2004年9爿论文完成日期：2007年4月活性炭纤维的结构调控及其在油田回注水处理中的应用论文作者：王艳飞(化学工艺)指导教师：郑经堂(教授)摘要目前我国油田以向油层注水保持油层压力来提高原油采收率为主要采油手段，所注水98％都是经处理达标后的油田采出水。原油开采中，若注入的水不合乎要求，则会导致油层能量不足及油井产量下降，

2、因此研究回注水处理技术具有一定的使用价值和现实意义。活性炭纤维(ActivatedCarbonFiber,ACF)是二十世纪八十年代发展起来的一种新型微孔炭质吸附剂，由于其具有独特的孔结构、表面特性和结构可调控性，ACF在吸附、催化等领域显示出了广阔的应用前景。本文利用ACF对油田采出水进行吸附过滤处理，以降低采出水的悬浮物含量和粒径，并使其满足回注水的要求。本论文考察了以粘胶基活性炭纤维为原料，通过二次炭化、二次活化等对ACF的结构进行了调控，考察了不同处理工艺条件对ACF吸附苯、碘、亚甲基蓝性能的影响，利用N2

3、吸附，X射线衍射(Ⅺm)和扫描电镜(SEM)对ACF进行了分析。实验结果表明调控工艺条件对ACF材料的吸附性能影响显著，较低的炭化升温速率，较高的炭化温度，较短的炭化时间、较高的活化温度，及较长的活化时间都有利于ACF样品吸附性能的提高。扫描电镜分析显示水蒸气活化的ACF表面粗糙，ACF的表面发生刻蚀，有残炭的附着，并形成了独特的开放式孔结构，其比表面积达1589m2／g，该ACF仍以微孔为主，并含有一定量的中孔。将制备的ACF对油田回注水进行吸附过滤实验，并考察了ACF的使用寿命及再生情况。实验结果表明活性炭纤维

4、作为吸附过滤材料，油田采出水经其处理后水质较好，基本可以达到回注水的要求。ACF可同时对采出水进行吸附和过滤，且ACF在基本保持原有吸附性能的同时，ACF具有较长的使用寿命，并易于再生。对制备的ACF进行了苯酚降解实验，ACF吸附微孔直接暴露在纤维表面，苯酚分子不需要经过扩散就能到达吸附表面的孔内，且ACF孔径主要以微孔为主，对O．39nm的苯酚分子的吸附具有一定的适合性。关键词：活性炭纤维，结构调控，二次炭化，二次活化，油田回注水，苯酚StructureControlofACFanditsApplicationi

5、ntheOilfieldReinjectionWaterTreatmentWANGYan-fei(ChemicalTechnology)DirectedbypmfesserZHENGJing-tangAbstractInjectionofwateristhemaintechniqueforoilextractionatpresent,andaround98％ofthe叫ectedwaterisrecycled．Before船埘eetion,theextractionwaterneedstobetreatedtome

6、ettherequirementofinjectionwater．Injectionofunqualifiedwaterwillreducetheoilwellproductionandresultothermoreseriouslymatters．SoitisnecessarytotakeSomemeusaresinthetreatmentofinjectionwater．Activatedcarbonfiber,ACFinshortenedform,isakindofnovelcarbonaceousadsor

7、bentdevelopedinthe80softhe20山century．Duetoitsspecialmicroporousstructureandabundantsurfacefunctionalgroups，ACFcanbewidelyusedinthefieldsofadsorption,catalystandete．Inthisresearchwork,theACFpreparedbyrecarbonizationandreectivationfromcommercialACFwasusedtoremov

8、eandreducetheporesizeofthesuspendparticlesintheextractionwater．Benzene，iodineandmethylenebluewerechosenaSmodelcompandstodeterminetheadsorptionabilitiesofACFpreparedbydifferenttechn